Question

19．溴單質具有廣泛的工業價值，查閱資料知：Br₂的沸點為59℃，微溶于水，有毒性．某化學小組模擬工業流程從濃縮的海水中提取液溴，主要實驗裝置（夾持裝置略去）及操作步驟如圖：

①連接A與B，關閉活塞b、d，打開活塞a、c，向A中緩慢通入Cl₂至反應結束；
②關閉a、c，打開b、d，向A中鼓入足量熱空氣；
③進行步驟①②的同時，向B中通入足量SO₂；
④關閉b閥，打開a，再通過A向B中緩慢通入足量Cl₂；
⑤將B中所得液體進行蒸餾，收集液溴．
請回答：
（1）本實驗中所用的稀硫酸需要用物質的量濃度18.4mol/L的濃硫酸配制，若要配制500mL1mol/L的H₂SO₄溶液，則需要此濃硫酸27.2mL，若配制過程中遇到下列情況，對硫酸的物質的量濃度有何影響（填“偏高”、“偏低”或“不變”）未經冷卻將溶液注入容量瓶中偏高；定容時俯視觀察液面偏高．
（2）綜合分析步驟①、②、③和④，這四步操作的最終目的為富集Br₂．
（3）步驟⑤中，蒸餾用到的玻璃儀器除酒精燈、溫度計、尾接管、錐形瓶外，還有冷凝管和蒸餾燒瓶；要達到提純溴的目的，操作中應控制的關鍵條件為控制溫度，并收集59．C時的餾分．
（4）若直接連接A與C，進行步驟①和②，充分反應后，向錐形瓶中滴加稀硫酸，再經步驟⑤，也能制得液溴．滴加稀硫酸之前，C中反應生成了NaBr、NaBrO₃等，該反應的化學方程式為3Br₂+3NaCO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）依據溶液配制過程中濃硫酸稀釋溶質物質的量不變計算需要的濃硫酸，未經冷卻將溶液注入容量瓶中，熱脹冷卻，溶液體積小，濃度增大，定容時俯視觀察液面，液面低于刻度線；
（2）步驟①制取溴，步驟②使溴揮發，步驟③吸收溴成溴離子，步驟④生成溴；
（3）根據蒸餾所需儀器回答；由于題干中給出信息Br₂的沸點是59℃，提純溴必須收集59℃時的餾分，所以控制溫度得到餾分是關鍵；
（4）根據題給信息，溴和碳酸鈉反應生成了溴化鈉和溴酸鈉，化合價升降總數相等和原子守恒配平方程式．

解答 解：（1）依據溶液配制過程中濃硫酸稀釋溶質物質的量不變計算需要的濃硫酸，用物質的量濃度18.4mol/L的濃硫酸配制，若要配制500mL1mol/L的H₂SO₄溶液，需要濃硫酸溶液體積為V，則V×18.4mol/L=500mL×1mol/L，V=27.2ml，
未經冷卻將溶液注入容量瓶中，熱脹冷卻，溶液體積小，濃度增大，結果偏高，定容時俯視觀察液面，液面低于刻度線，配制溶液的濃度增大，配制結果偏高，
故答案為：27.2；偏高；偏高；
（2）步驟①制取溴，步驟②使溴揮發，步驟③吸收溴成溴離子，步驟④生成溴，故這四步操作的最終目的為富集溴，
故答案為：富集溴；
（3）蒸餾需要蒸餾燒瓶、冷凝管、酒精燈、溫度計、牛角管和錐形瓶等；達到提純溴的目的，操作中應控制的關鍵條件是把溫度控制在溴的沸點59°C，并收集該溫度下的餾分，
故答案為：冷凝管（或冷凝器）；蒸餾燒瓶；控制溫度計溫度，并收集59℃時的餾分；
（4）根據題給信息，溴和碳酸鈉反應生成了溴化鈉和溴酸鈉，據此寫出反應方程式為：Br₂+Na₂CO₃→NaBr+NaBrO₃，根據化合價升降總數相等配平為：3Br₂+3Na₂CO₃→5NaBr+NaBrO₃，根據原子守恒，還有產物二氧化碳3mol，故反應方程式為：3Br₂+3Na₂CO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，
故答案為：3Br₂+3Na₂CO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑．

點評 本題結合海水提取溴的過程，考查了實驗基本操作、實驗方案的評價、氧化還原反應方程式的書寫，難度中等，在配平時抓住化合價升降總數相等．